اثر آنیل بر رفتار الکتروشیمیایی، مکانیکی و تریبولوژیکی پوشش‏های CrN/CrAlN اعمال‏شده به روش رسوب فیزیکی بخار

اثر آنیل بر رفتار الکتروشیمیایی، مکانیکی و تریبولوژیکی پوشش‏های CrN/CrAlN اعمال‏شده به روش رسوب فیزیکی بخار


اثر آنیل بر رفتار الکتروشیمیایی، مکانیکی و تریبولوژیکی پوشش‏های CrN/CrAlN اعمال‏شده به روش رسوب فیزیکی بخار

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: اثر آنیل بر رفتار الکتروشیمیایی، مکانیکی و تریبولوژیکی پوشش‏های CrN/CrAlN اعمال‏شده به روش رسوب فیزیکی بخار

ارائه دهنده: Provider: یمورای ونگسا

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر ارش فتاح الحسینی

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر حسن علم خواه , دکتر امید ایمان طلب

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر مسعود عطاپور, دکتر کورش جعفرزاده

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: چهارشنبه 11 خرداد ساعت 14

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر

چکیده: Abstract: پوشش‌های رسوبی قوس کاتدی به علت تفاوت در ضریب حرارتی پوشش و لایۀ زیرین عامل تنش پسماند هستند. به علاوه، این پوشش‌ها دارای نقص¬هایی از حفرات و ماکروذرات هستند، که می‌توانند برای خواص مکانیکی، تریبولوژیکی و الکتروشیمیایی پوشش‌های رسوبی مضر باشند. ثابت شده است که بازپخت پس از ارسوب به‌دلیل قابلیت کاهش تنش پسماند و نواقصِ فوق، خواص ماده را بهبود می‌دهد. هدف از این تحقیق، یافتن دمای بهینۀ بازپخت برای پوشش CrN/CrAlN و ارزیابی تأثیر بازپخت بر فازها، نانو سختی ، مدول کشسانی، سایش و خوردگی می‌باشد. در این مطالعه، با استفاده از روش رسوب فیزیکی فاز بخار، قوس کاتدی، پوشش چندلایه CrN/CrAlN بر روی زیر لایۀ AISI 304 ایجاد شد. سپس، نمونه‌ها در خلاء در دمای 400، 500، 600 و 700 درجۀ سلسیوس مورد بازپخت قرار گرفتند. از آنالیزهای مشخصه یابی برای ارزیابی تأثیر بازپخت بر خواص مکانیکی، تریبولوژیکی و الکتروشیمیایی پوشش چندلایۀ CrN/CrAlN استفاده شد. پراش اشعۀ ایکس (XRD)جهت شناسایی فازها، ضریب بافت و اندازۀ کریستال به کار گرفته شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای تحلیل مورفولوژی سطحی، تحلیل مورفولوژی سطح مقطع و از طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) جهت تحلیل ترکیب ابتدایی پوشش استفاده شد. تحلیل توپوگرافی و زبری پوشش توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مورد ارزیابی قرار گرفت. از آزمون زاویه تماس قطره آب، جهت ارزیابی ترشوندگی پوشش و از آزمون چسبندگی راکول C برای ارزیابی کیفیت چسبندگی بین پوشش و زیرلایۀ استفاده شد. آزمون نانوسختی جهت بررسی تکامل سختی نانو و مدول کشسانی پوشش مورد استفاده قرار گرفت. خصوصیات ضریب اصطکاک و سایش با استفاده از آزمون سایش پین بر روی دیسک در محلول رینگر و محیط خشک انجام شد. خواص الکتروشیمیایی پوشش با به‌کارگیری طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای عملیات بازپختِ پس از رسوب، ساختارهای فازی، پوشش چندلایه از CrN مکعبی به Cr2N هگزاگونال تجزیه شده است. به علاوه، بازپخت منجر به کاهش تعداد ماکروذرات در سطح پوشش شد. نتایج نشان داد که با افزایش دمای بازپخت، زبری سطح به علت آگلومره شدن ماکروذرات، افزایش یافته است. افزون بر این، ترشوندگی نمونه‌های آنیل شده با افزایش دمای آنیل کاهش یافت. کیفیت چسبندگی رضایت بخش بود. همچنین سختی نانو کاهش یافت، که می‌توان آن را با افزایش اندازۀ کریستال، کاهش تنش پسماند و رفع نواقص با افزایش دما تا 700 درجۀ سلسیوس مرتبط دانست. نمونۀ آنیل شده در دمای400 درجۀ سلسیوس پایین‌ترین نرخ سایش 6.43×10-5 و 3.04×10-5 mm 3 /Nm و را در محیط خشک و محلول رینگر، مبنای نتایجEIS نمونۀ آنیل شده در دمای 700 درجۀ سلسیوس بالاترین مقاومت خوردگی را در محلول رینگر سدیوم کلرید 3.5 % داشت، که می‌توان آن را با وجود پوشش چند لایه Cr2N و افزایش اندازۀ کریستال مرتبط دانست. این نتایج نشان می‌دهد که بازپخت می‌تواند خواص پوشش CrN/CrAlN را بهبود دهد.

فایل: ّFile: